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己内酰胺装置废气废液焚烧系统工艺流程设计

更新时间:2009-03-28

2011年中国己内酰胺的进口依存度为54%,为满足市场需求,近年来,国内企业纷纷涌入己内酰胺行业,截止2017年底,国内己内酰胺总产能已经提升到3 470 kt/a,市场的导向作用促进了己内酰胺生产和技术的快速发展[1]

在先秦儒家的叙事里,男女之别往往等同于内外、公私与主从之别,主要体现于以下方面:一是生活空间上的隔离,二是社会活动领域上的区分,三是社会角色与道德教化上主从关系的确立。

己内酰胺的生产主要有4种工艺[2]:环己酮-羟胺路线(包括传统的HSO、BASF/NO还原工艺、DSM-HPO工艺、Allied异丙苯/苯酚法工艺)、日本东丽的环己烷光亚硝化工艺、意大利SNIA的甲苯工艺和中国石化的环己酮氨肟化工艺。其中,DSM-HPO工艺是由荷兰DSM公司研发、具有世界先进水平的己内酰胺生产技术。该技术利用苯、氢气、硫磺、磷酸、蒸汽等原辅材料生产己内酰胺,产品品质高,装置规模大,产生的主要废气废液有羟胺反应器尾气、甲苯分离器不凝气和苯分离器不凝气、提纯单元苯蒸馏塔残液等。为满足国家环保要求,这些废气废液必须经过无害化处理后,方可进行排放。此类废气废液无害化处理方法很多,而焚烧法[3]对废气废液的去除率可以达到99.99%以上,同时可以对热量进行回收,是一种高效而经济的处理方式。

1 废气废液焚烧系统工艺流程的设计

DSM-HPO工艺以磷酸羟胺与环己酮在甲苯溶液中肟化反应生产环己酮肟,环己酮肟在发烟硫酸存在下经贝克曼重排生产己内酰胺,产生的废气废液主要成分有氮气、甲烷、氢气、一氧化氮、甲苯、苯、内酰胺、氢氧化钠、有机物、水等。针对其特有的物质成分,设计了如图1所示的焚烧系统工艺流程。

化合物 3A06:质谱 ESI/MS(negative mode),m/z 208,[M-H]-。 1H NMR(500 MHz,CDCl3,TMS),δ为7.22~7.25(m,2H),7.00(t,J=8.5 Hz,2H),5.78(br.s,1H,NH),4.39(d,J=6.0Hz,2H),2.21(t,J=7.5 Hz,2H),1.60~1.66(m,2H),1.31~1.38(m,2H),0.91(t,J=7.5Hz,3H)。

  

图1 废气废液焚烧系统工艺流程Fig.1 Flow chart of gas and liquid waste incinerator system

2.1.3 调温室

己内酰胺生产过程中产生的废气、废液(需要介质雾化)经过管线,送到焚烧装置,在焚烧炉内进行高温热氧化分解,产生高温烟气。由于烟气中含有钠盐,需将烟气温度降低至钠盐熔点以下,使盐由熔融态转变为固态,成为烟气中的飞灰,采用的降温方式是喷水降温。

烟气在温度降低到钠盐熔点以下后,直接进入废热锅炉,依次经过凝渣管束、蒸发管束进行换热产汽。锅炉给水通过给水泵进入省煤器,被加热后,送至锅筒中;锅炉利用炉水的密度差,进行自然循环,产生蒸汽。

除尘器主要是将烟气中的含盐飞灰捕集,确保烟囱出口处的粉尘浓度达到国家环保要求。除尘器按其工作原理分为机械式(例如旋风除尘器)、湿式(例如喷雾式除尘器)、过滤式(例如布袋式除尘器)和静电除尘器。除尘器的最主要技术性能指标是除尘效率和除尘器压损。从废热锅炉过来的烟气中主要是钠盐飞灰,综合考虑采用多级布袋式除尘器性价比最高,并且对于系统的运行更为可靠。

2 工艺流程设计中主要设备特点

2.1 焚烧装置

焚烧装置的主要作用是将废气废液中的可燃组分进行无害化焚烧。为满足废气废液的无害化排放,焚烧装置设计为3部分:燃烧器、焚烧炉、调温室。

但是,我们必须客观的认识到,天然气管道互联互通主要解决的是管道输送的瓶颈问题,有利于盘活局部现有天然气资源,通过优化调运途径、重新配置天然气资源流向等,解决局部天然气供应紧张,并不能从根本上增加天然气资源总量和供应能力。当然,天然气管道的互联互通仅仅是天然气基础设施互联互通的初级阶段,并没有实现所有供气管道、LNG接收站、储气库、天然气生产等基础设施的全部互联互通,还没有形成系统化的天然气供应系统,未来还有很长的路要走,需要做更多、更细致、更深入的工作。

2.1.1 燃烧器

燃烧器是组织废气废液与助燃空气燃烧的设备。从己内酰胺生产线产生的废气经过管路,进行调压后,直接通过废气喷枪进入燃烧器,与助燃空气进行掺混燃烧。通过计算废气的理论燃烧空气量进行比例调节控制助燃空气的流量。己内酰胺产生的废液热值高,压力低,需要先进入界区缓冲罐,再由废液增压泵增压后经过废液管线进入废液喷枪。废液的热值高,可燃物组分多,需要雾化成雾状微小颗粒,比较适合的雾化方式是介质雾化,雾化后的废液颗粒平均直径等级为100 μm以下。废液与助燃空气的掺混,需要较大的扰流强度,增强扰动度,促进废液中的可燃组分与空气的接触;同时,废液的燃烧需要一个稳定的、高温的火焰区,保证废液的燃尽率与燃烧效果。基于以上两点,废液的燃烧需要设计一个旋流强度在2以上的叶轮稳焰器。

基于己内酰胺装置产生的废气废液特点,设计的适合于己内酰胺装置的废气废液焚烧炉如图3所示。

己内酰胺装置产生的废气流量、压力会有波动,并且有些废气量波动范围较大,对于燃烧器的稳定燃烧很不利。而废液是从缓冲罐出来进入燃烧器,流量稳定,利于燃烧。从燃烧器整体的安全稳定考虑,燃烧器采用分级设计,废液的燃烧设计为1级燃烧器,废气的燃烧设计为2级燃烧器。

焚烧炉炉膛设计采用容积热负荷计算、停留时间校核的方式[4]。经计算后,选取25 m3的还原区,烟气停留时间约为0.5 s;65 m3的氧化区,烟气停留时间1.5 s;SNCR区的空间50 m3,烟气停留时间1 s;调温区的空间40 m3,烟气停留时间0.6 s;整个焚烧装置为180 m3。焚烧温度设定为1 100 ℃,调温后的温度设定为650 ℃。

燃烧器对整个焚烧装置的安全、稳定、可靠的运行有重要作用。在燃烧器设计时,从安全角度出发,设计2台以上火焰检测器、1盏长明灯。火焰检测器参与控制连锁,在检测到无火状态时,整个废气、废液管路紧急切断,助燃空气管路处于全打开状态,确保焚烧装置,甚至整个焚烧系统的安全。长明灯的设计从两点考虑:点燃燃料气、废气、废液等;保持燃烧器始终处于有火状态,防止爆炸现象的出现。

基于己内酰胺装置产生的废气废液特点以及从燃烧角度考虑,设计的适合于己内酰胺装置的废气废液燃烧器如图2所示。

  

图2 己内酰胺装置废气废液燃烧器Fig.2 Gas and liquid waste burner of caprolactam plant1—废气助燃风入口;2—废气喷枪;3—废液助燃风入口; 4—火焰检测器;5—介质雾化废液喷枪;6—点火装置; 7—1级燃烧器;8—2级燃烧器;9—叶轮稳焰器

所有中药冷热交替浸泡治疗脑卒中后肩手综合征的随机对照试验 (RCTs)。研究不限盲法,语种为中文或英文。

焚烧炉主要作用是为从燃烧器出来的未燃可燃组分和空气提供足够高的燃烧温度和足够的继续燃烧空间,保证废气废液的燃尽率。同时,从环保角度考虑,由于己内酰胺装置产生的废气废液组分中含有燃料型氮,并且焚烧炉的焚烧温度在1 100 ℃以上,降低氮氧化物的排放方法需要从降低热力型氮氧化物的生成和焚烧炉内脱硝两种方法考虑,设计适合于己内酰胺装置产生的废气废液焚烧炉。从降低热力型氮氧化物的生成角度考虑,将焚烧炉分成两部分区域,与燃烧器接触的区域设计成还原区,还原区过后,补充一定空气量,确保烟气中的氧含量过剩,使其余下区域为氧化区;从焚烧炉脱硝角度考虑,在保证废气废液焚烧完全后,设计1套选择性非催化还原脱硝技术(SNCR)系统。由于SNCR系统有温度窗口要求,故需在氧化区后和SNCR区前将烟气温度调整到SNCR温度窗口区间。

焚烧炉炉型设计成“L”型,废气废液的焚烧在竖直段完成,SNCR系统在水平段完成。焚烧炉炉体上设置3~4组热电偶和压力表,以便监测焚烧炉内的烟气温度和压力情况。

师:好,那这首诗朦胧的特色是怎么样把整首诗都涵盖进去的呢?作者又是通过哪几个意象来创设这种朦胧的环境呢?

  

图3 己内酰胺装置废气废液焚烧炉Fig.3 Gas and liquid waste incinerator of caprolactam plant1—还原区;2—助燃空气入口;3—氧化区;4—SNCR区; 5—调温室;6—冷烟气回流或喷水降温口

本废气废液焚烧系统工艺流程主要有焚烧装置、废热锅炉、文丘里除尘器和烟囱4个主要的设备组成。辅助的设备及微系统有增压泵、鼓风机、引风机、锅炉加药系统、锅炉排污系统、灰盐输送/包装系统等。

当然,不是说孩子刚出生,你就很理性很先知地告诉他:你娃连屁都不是!而是可以通过一些引导和限制,让孩子明白,你只是家庭成员之一,你可以享有你的权利,但同时你也有你的责任。我们因为爱你而迁就你,你也同样要学会迁就我们。

调温室的主要作用是将高温烟气降低到无机钠盐熔点以下,避免熔盐对焚烧炉衬里、废热锅炉炉管等的腐蚀,确保熔盐以飞灰的形式进入后系统,并在除尘器处被捕集下来。

调温的方法有多种,可以选择冷烟气回流冷却高温烟气、喷水降低高温烟气温度、通过炉内的负压倒吸空气降低烟温等。综合比较,选择冷烟气回流冷却高温烟气的方法最为合适。

2.2 废热锅炉

废热锅炉主要是回收高温烟气热量,产生具有使用价值的饱和蒸汽。废热锅炉的烟气流程:从调温室出来的烟气进入废热锅炉前部烟箱,依次经过凝渣管束、蒸发管束、省煤器、出口烟箱进入除尘器。锅炉给水通过给水泵进入省煤器,被加热后从出口集箱进入锅筒;进入锅筒的汽水混合物经汽水分离器后变成饱和蒸汽,由蒸汽出口引至厂里公用蒸汽管道。

2.1.2 焚烧炉

由于烟气中含盐飞灰量大,易于粘结在换热管外管壁。为解决此问题,将废热锅炉设计成多级多段布置,各段受热面之间设置足够大的检修空间,并设有漏灰装置,有利于清除钠盐积灰和零部件检修。同时,在各段受热面前后设有吹灰装置,以提高废热锅炉的运行周期和降低检修频率。

2.3 除尘器

经过废热锅炉后的烟气进一步降温,一般要求在200 ℃以下,能够满足文丘里除尘器对烟气温度的要求。烟气中的固态盐飞灰通过除尘器捕集,捕集后的烟气中粉尘浓度不大于50 mg/Nm3,达到国家环保要求,烟气可直接排放至大气,整个烟气流程为负压状态。除尘器除掉的含盐飞灰经过刮板机、输送机,输送至包装机,由包装机完成包装。

3 工业应用设计

基于上述己内酰胺装置废气废液焚烧系统工艺流程设计理念,在新建的400 kt/a聚酰胺6一体化项目中,针对己内酰胺装置产生的废气废液设计投建了一套焚烧系统。该己内酰胺生产装置产生的废气组成见表1。

 

表1 己内酰胺装置的废气组成Tab.1 Waste gas composition of caprolactam plant

  

废气组分排放量/(kg·h-1)主要成分占比,%氮气甲烷氢气一氧化氮苯甲苯羟胺反应器尾气128081.00.16.512.4甲苯分离器不凝气43076.914.88.3苯分离器不凝气30093.36.7

该己内酰胺生产装置产生的废液主要是苯蒸馏塔残液,排放量为550 kg/h,主要成分见表2。

 

表2 己内酰胺装置的废液组成Tab.2 Waste liquid composition of caprolactam plant

  

废液成分 占比,%苯51.5内酰胺8.3氢氧化钠4.5水3.2有机物22.5碳氢化合物10.0

3.1 焚烧装置设计

燃烧器部分采用2级燃烧器设计方式。将废液设置在1级燃烧器,单独设置1台风机对其配风,配风量采用比例控制,此种设计的优点是风管路简单,风量调节可控,利于组织燃烧,可以提高整个燃烧器的燃烧稳定性。在1级燃烧器上设置1盏长明灯,兼做点火枪,采用2级点火方式点火:即高能点火器先发火,点燃长明灯;再由长明灯点燃辅助燃料。3股废气设置在2级燃烧器,由1台风机单独送风,风量采用比例控制。3股废气根据负荷的差异,设置了12支废气喷枪,均匀布置在2级燃烧器的周向面板处,此种设计的优点是对热负荷进行分散布置,有利于降低氮氧化物的排放。整个燃烧器处的风量低于理论空气量,使之处于还原区。

由表5可知,采用异步连续摊铺技术铺筑的水稳基层含水量、水泥剂量与压实度均符合规范要求。各路段上、下层位含水量均不超过最佳含水率±0.5%,水泥剂量与设计值相差不超过1.0%,且底基层压实度值均大于96%,基层压实度均大于98%,符合规范压实度要求。

焚烧炉的衬里结构采用三层设计,由烟气向外依次是耐火砖、隔热砖、保温层。由于废液焚烧后产生的熔融无机盐具有强烈腐蚀性,耐火层选择具有抗碱侵蚀性良好、耐火度和机械强度高的自主研发抗盐耐火砖。隔热层选用耐压强度高、导热系数小的隔热浇注料。保温层选用的是耐高温的高铝纤维毡。整个焚烧炉衬里设计保证了焚烧炉炉体外部设计温度低于80 ℃,具备很好的保温性,提高了整个装置的节能性能。焚烧装置主要性能参数见表3。

 

表3 焚烧装置主要性能参数Tab.3 Basic performance parameters of incineration system

  

项 目参 数装置负荷/W1.8×107装置总体积/m3180烟气停留时间/s3.6废气处理量/(Kg·h-1)2010废液处理量/(Kg·h-1)550伴烧柴油量/(Kg·h-1)450操作温度/℃1100/650

3.2 废热锅炉设计

废热锅炉烟气进口温度650 ℃,出口温度设计为低于200 ℃,给水温度110 ℃,副产0.55 MPa饱和蒸汽最大为18 t/h。废热锅炉整体采用模块化设计,由蒸发管束及省煤器组成,烟道水平式布置。为便于现场组装,蒸发受热面采用上、下集箱加对流管束构成管组的结构方式。整个回路采用自然循环形式,在变负荷工况时,能保持水位稳定。汽包内部设计有先进成熟的汽水分离装置和其他内部辅助装置。具体如下:旋风分离器作为一次分离装置,百叶窗均气板作为二次分离装置,同时设有连续、间歇排污及加药管,可保证出口蒸汽品质满足要求。废热锅炉主要性能参数见表4。

(2)两化融合有效激发高级生产要素作用,驱动重点行业全要素生产率阶跃提升 两化融合可有效激发技术创新活力,不断夯实支撑两化融合发展的新型基础设施建设,促进行业技术发展各项重点的全面落实。同时,随着两化融合的持续深入,企业对劳动力、土地、资本等一般性生产要素的依赖程度逐渐降低,而技术、管理,尤其是数据等高级生产要素的作用被不断激发,两化融合水平与行业全要素生产率显著相关,且呈现阶跃式提升。

胃癌作为我国临床常见肿瘤之一,其发病率位居各类肿瘤的首位,死亡率也极高,调查显示腺癌占胃恶性肿瘤的95%,是最常见的消化道肿瘤[1]。而胃癌早期通常无症状或者症状较轻,未引起相应的重视而延误诊治,一旦发展为晚期的胃癌,将对患者的生命健康造成严重的威胁。目前临床对于晚期胃癌的治疗大多采用手术治疗或者化疗的方式,而术后化疗给患者带来的痛苦加剧了本身病痛的折磨,对患者的身心健康造成严重影响,容易出现焦虑等消极情绪,对疾病治疗具有负面的影响。本文选取我院于2015年3月至2017年1月收治的118例胃癌术后化疗患者作为研究对象,探究针对性护理对胃癌术后化疗患者焦虑的影响效果,现报告如下。

 

表4 废热锅炉主要性能参数Tab.4 Basic performance parameters of waste heat boiler

  

项 目参 数额定压力/MPa0.8锅炉产气量/(t·h-1)18蒸汽规格/MPa0.55锅炉尺寸/mm3000×31000汽包尺寸/mm27000×6500×12000排烟温度/℃190

3.3 除尘器设计

除尘器采用离线脉冲式袋式除尘器,额定烟气处理量为68 000 Nm3/h,布袋耐温不低于230 ℃,压损在1.0~1.5 kPa,出口烟尘浓度不大于50 mg/Nm3

除尘器主要性能参数见表5。

 

表5 除尘器主要性能参数Tab.5 Basic performance parameters of deduster

  

项 目参 数过滤面积/m21850过滤风速/(m·min-1)1.04漏风率,%≤2进口尘浓度/(g·Nm-3)≤10出口尘浓度/(mg·Nm-3)≤50设备阻力/kPa1.0~1.5

3.4 工业应用效果

设计的废气废液焚烧系统于2017年7月正式投产运行,现已运行6个月,整套系统运行状况良好,运行稳定,各项指标均已达到设定值,烟气监测数据达到GB 18484—2001《危险废物焚烧污染控制标准》要求。

烟气监测主要数据见表6。

 

表6 烟气监测主要数据Tab.6 Main flue gas monitoring data

  

污染物名称监测数值GB18484—2001最高允许排放值烟气黑度林格曼Ⅰ级林格曼Ⅰ级烟尘浓度/(mg·Nm-3)≤2065一氧化碳浓度/(mg·Nm-3)≤2080二氧化硫浓度/(mg·Nm-3)≤5200氮氧化物浓度/(mg·Nm-3)≤300500

4 结论

a. 针对DSM-HPO己内酰胺生产工艺路线产生的废气废液特性,设计出一套废气废液焚烧系统工艺流程,主要设备为焚烧装置、废热锅炉、除尘器。

b. 设计的废气废液焚烧系统经过6个月的试运行,验证了这套废气废液焚烧系统工艺流程运行可靠,焚烧去除率高,能够满足工业生产需要,烟气排放指标满足GB 18484—2001《危险废物焚烧污染控制标准》要求。

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罗秀朋,时明伟,刘晓阳
《合成纤维工业》 2018年第02期
《合成纤维工业》2018年第02期文献
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